瑞申GPRS熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

一、前言

　　我國(guó)北方地區(qū)冬季目前普遍采用集中供暖方式進(jìn)行供熱。熱電廠通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區(qū)、企業(yè)中的換熱站。在換熱站，高溫管道（以下簡(jiǎn)稱一次網(wǎng)）中的熱水與進(jìn)居室暖氣片（以下簡(jiǎn)稱二次網(wǎng)）的熱水通過換熱器交換熱量。經(jīng)過換熱后，二次網(wǎng)中熱水流入各居室中。

　　在以上過程中，供熱調(diào)度部門需要對(duì)分散在不同地理位置換熱站中溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)集中實(shí)時(shí)監(jiān)視，控制換熱站中各設(shè)備的運(yùn)行。同時(shí)，根據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到的各換熱站運(yùn)行參數(shù)，調(diào)節(jié)熱電廠運(yùn)行工況，保證冬季整個(gè)供暖的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　我國(guó)現(xiàn)行的熱力站運(yùn)行管理仍處于手工操作階段，影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：缺少全面的參數(shù)測(cè)量手段，無法對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行系統(tǒng)的分析判斷;系統(tǒng)運(yùn)行工況失調(diào)難以消除，造成用戶冷熱不均;供熱參數(shù)未能在最佳工況下運(yùn)行，供熱量與需熱量不匹配;運(yùn)行數(shù)據(jù)不全，難以實(shí)現(xiàn)量化管理。搞好城市集中供熱工程，必須要全面提高供熱技術(shù)水平。因此，建立基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程流量、溫度、壓力的計(jì)量、采集與傳輸，使工作人員和用戶能夠不到現(xiàn)場(chǎng)即可實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)的計(jì)量數(shù)據(jù)，并對(duì)突發(fā)情況（流量及溫度不穩(wěn)定，漏氣等）及時(shí)做出相應(yīng)的處理。同時(shí)，本系統(tǒng)還提供了GSM短消息匯報(bào)的功能，智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端能夠及時(shí)將信息以短消息的方式發(fā)送到工作人員隨身佩帶的移動(dòng)電話上，從而將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞匠鞘械拿恳粋€(gè)角落。系統(tǒng)可以有效提高供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平，并且能很大程度上提高供熱行業(yè)的管理水平。供熱工程中的自動(dòng)控制對(duì)于保證供熱系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)供熱、安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、環(huán)境保護(hù)具有十分重要的作用。

二、系統(tǒng)方案

　　根據(jù)項(xiàng)目需求情況整個(gè)系統(tǒng)被分成三大部分，一部分是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)采集到智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端內(nèi)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)報(bào)警，防止事故的發(fā)生;并且由智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端將數(shù)據(jù)采用主動(dòng)或被動(dòng)的方式發(fā)送到監(jiān)控中心;第二部分是監(jiān)控中心，它實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、顯示、數(shù)據(jù)請(qǐng)求以及曲線顯示、報(bào)表打印輸出等信息管理工作和進(jìn)行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警以及通過客戶端軟件方便地訪問實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù);最后一部分是短信息預(yù)警系統(tǒng)，該短信息預(yù)警硬件仍以現(xiàn)場(chǎng)智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端為基礎(chǔ)，通過編程，可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)檢測(cè)到不良狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)以手機(jī)短信息的方式將報(bào)警信息發(fā)送到管理人員的移動(dòng)電話上，使管理人員及時(shí)了解到現(xiàn)場(chǎng)的不良狀況，從而為安全生產(chǎn)作業(yè)提供信息保證。

　　現(xiàn)場(chǎng)流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和發(fā)送都通過智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端RS6011GGPRSRTU來完成，將現(xiàn)場(chǎng)傳感器連接RS6011GGPRSRTU的模擬量采集接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集RS6011GGPRSRTU中后，經(jīng)過數(shù)據(jù)打包，再利用RS6011GGPRSRTU的GPRS無線通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心服務(wù)器上，監(jiān)控中心服務(wù)器須采用獨(dú)立IP地址上網(wǎng)，以便測(cè)控終端準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ墓潭↖P上，且服務(wù)器上裝有熱網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器端軟件及數(shù)據(jù)庫，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、顯示。上位機(jī)信息管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，出于對(duì)信息安全、科學(xué)管理的需要，給有數(shù)據(jù)訪問需求的部門或人員配置熱網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)訪問帳號(hào)，通過用戶驗(yàn)證訪問的方式實(shí)時(shí)查看并配置監(jiān)測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過RS6011GGPRSRTU內(nèi)部的程序設(shè)定可以直接發(fā)送到相關(guān)管理人員的移動(dòng)電話上，通過這種主動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)不良情況的目的。

　　1、瑞申RS6011GGPRSRTU產(chǎn)品介紹

　?。?）、基本原理:

　　通過RS—485總線將數(shù)字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測(cè)控終端連為一體，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元。瑞申無線測(cè)控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊?？涩F(xiàn)場(chǎng)接入多路模擬量、開關(guān)量、繼電器信號(hào)等數(shù)據(jù)，然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。通過該系統(tǒng)，即使在遠(yuǎn)離觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的異地，也能方便地對(duì)各種環(huán)境要素如流量、壓力等數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)報(bào)警，并通過用戶手機(jī)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

　?。?）、功能特點(diǎn)：

　　◎配備多種接口資源：包括模擬信號(hào)采集、開關(guān)量輸入、輸出、脈沖信號(hào)輸入等;

　　◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入PLC等各種設(shè)備;

　　◎采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本;

　　◎采用工業(yè)級(jí)超低功耗高性能的嵌入式處理器;

　　◎用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報(bào)警上下限設(shè)定;

　　◎內(nèi)設(shè)工業(yè)時(shí)鐘，精確計(jì)時(shí);

　　◎自動(dòng)定時(shí)上報(bào)和事件觸發(fā)上報(bào)功能;

　　◎內(nèi)置大容量FLASH存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索;

　　◎通訊協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶免開發(fā);

　　◎板載工業(yè)級(jí)GPRS傳輸模塊;

　　◎提供用戶設(shè)置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接;

　　◎工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠，堅(jiān)固耐用;

　?。?）、GPRS介紹：

　　GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioService）的英文簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。

　　2、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心介紹

　　監(jiān)控中心需配置信息管理軟件，其主要作用在于接收、存儲(chǔ)、顯示現(xiàn)場(chǎng)終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)一些數(shù)據(jù)分析功能，同時(shí)，能夠根據(jù)接受的數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析完成自動(dòng)預(yù)警的功能。

　　軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于采用WebEnable技術(shù)利用Internet廣域網(wǎng)將信息共享網(wǎng)絡(luò)拓展到最大范圍，使領(lǐng)導(dǎo)或工作人員，在家里或使用筆記本在外地?zé)o線上網(wǎng)時(shí)也能方便的查詢到現(xiàn)場(chǎng)工作信息。

　　遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)軟件是數(shù)據(jù)采集中心的核心，主要用于接收各檢測(cè)站點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理、保存，可隨時(shí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)表。同時(shí)提供對(duì)站點(diǎn)的配置功能（如添加、刪除、修改等）。通過它，可以及時(shí)地了解各檢測(cè)點(diǎn)的狀況及變化趨勢(shì)，為相關(guān)部門提供可靠的數(shù)據(jù)。

　　軟件特色：

　　通用性強(qiáng)，能適用于GMS、GPRS、無線專網(wǎng)等不同通訊方式的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng);

　　功能齊全，集用戶管理、站點(diǎn)配置、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等功能于一體;

　　a、界面友好，采用電子地圖配合動(dòng)態(tài)站點(diǎn)圖標(biāo)、加之動(dòng)畫渲染，使得界面生動(dòng)、形象。數(shù)據(jù)查詢或統(tǒng)計(jì)同時(shí)提供了數(shù)據(jù)表格和風(fēng)格多樣的曲線，清晰、直觀;

　　b、配置靈活，系統(tǒng)支持多地區(qū)、多單位、多站點(diǎn)，用戶可以根據(jù)需要自行添加、刪除或更換電子地圖，自行添加/刪除/修改地區(qū)、單位、站點(diǎn);

　　c、網(wǎng)絡(luò)共享，系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)開發(fā)，采用SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個(gè)部門均可以通過客戶端程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等;

　　d、安全性強(qiáng)，采用“操作員”、“管理員”、“維護(hù)員”三級(jí)權(quán)限，并分別配以密碼，不同的權(quán)限對(duì)系統(tǒng)有不同的操作范圍;

　　e、易學(xué)易用，軟件設(shè)計(jì)以人為本，充分為用戶考慮。人性化的界面便于理解，分門別類的菜單、方便快捷的工具條和無處不在的提示，使得新用戶也能很快掌握軟件的使用;

　　系統(tǒng)軟件功能

　　a、實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸方式分為主動(dòng)上傳和被動(dòng)上傳;

　　b、本地參數(shù)的設(shè)置和報(bào)警顯示;

　　c、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程參數(shù)的設(shè)置;

　　d、數(shù)據(jù)的備份和查詢;

　　e、直觀的電子地圖功能;

　　f、生成歷史曲線和報(bào)表;

　　g、遠(yuǎn)程報(bào)警功能;

　　h、多用戶登陸和密碼管理;

三、熱網(wǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能

　　熱網(wǎng)遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可分為二部分：監(jiān)控中心（MCC）、本地站（LCM）。監(jiān)控中心（MCC）相對(duì)于熱網(wǎng)管理站，本地站（LCM）相對(duì)于熱交換站。監(jiān)控中心（MCC）與本地站（LCM）之間采用GPRS/CDMA無線組網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　1、監(jiān)控中心（MCC）的主要功能：

　　a、全網(wǎng)監(jiān)視

　　在線監(jiān)視全網(wǎng)運(yùn)行工況和具體參數(shù)，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)保持同步，并用數(shù)字、趨勢(shì)圖、表格、棒圖等方式顯示數(shù)據(jù)。

　　b.報(bào)警

　　對(duì)各類故障、事故、參數(shù)超限提供報(bào)警。

　　c.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)每隔5分鐘存入歷史數(shù)據(jù)庫，可隨時(shí)調(diào)用、檢索、查詢、打印以供分析參考。

　　d.報(bào)表打印

　　可打印班、日、月、年生產(chǎn)報(bào)表、運(yùn)行趨勢(shì)圖。

　　系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　e、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，提高員工工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度

　　f、現(xiàn)場(chǎng)采集終端獲取流量及天然濃度等現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，通過GPRS通信方式及時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中控室監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表，無需人工現(xiàn)場(chǎng)抄表，極大地提高了員工工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　g、輸差實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，可以及時(shí)了解公司的輸差情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸差異常，減少公司經(jīng)濟(jì)損失。

　　h、用戶用氣量異常分析功能，通過對(duì)用戶用氣量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶用氣量發(fā)生異常，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)盜氣、漏氣、儀表損壞等情況,減少經(jīng)濟(jì)損失。圖八為用戶用氣量異常分析界面。

　　2、本地站（LCM）的主要功能

　　LCM是指熱交換站。LCM是自主的、功能完善的智能單元，是由RS6011GGPRS智能遠(yuǎn)程測(cè)控終端和現(xiàn)場(chǎng)顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)采集傳感器及儀表組成，這些單元安裝在不同類型的熱力站內(nèi)。

　　LCM的功能如下：

　　a.現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、流量累計(jì)計(jì)算?？蓪?duì)溫度、壓力、流量、熱負(fù)荷變化等參數(shù)實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)視控制。

　　b.獨(dú)立完成本地調(diào)節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。例如可以就地利用采集的室外溫度控制供水溫度或任意設(shè)置供水溫度。

　　c.獨(dú)立完成開環(huán)控制，聯(lián)鎖控制?？梢噪S意設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來控制熱輸送溫度。

　　d.配備必要的軟硬件及人機(jī)接口，可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定、修改參數(shù),可以最大限度地提高換熱站的自控水平。

　　e.設(shè)置各種報(bào)警參數(shù)、報(bào)警處理及報(bào)警確認(rèn)。

　　f.數(shù)據(jù)通過GPRS方式上傳監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)并接受監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)指令，完成控制任務(wù)

　　g.通過GSM短信息的方式向管理人員主動(dòng)匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)流量，達(dá)到不良情況及時(shí)預(yù)警的目的。

四、結(jié)束語

　　該方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱站運(yùn)行參數(shù)的集中監(jiān)視、控制，與老系統(tǒng)相比，可以大量的減少維護(hù)人員，部分換熱站還實(shí)現(xiàn)了無人值守，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。與使用傳統(tǒng)無線電臺(tái)相比，該方案具備更好的抗干擾性（尤其是在城市中）、數(shù)據(jù)傳輸安全性。相信這種遠(yuǎn)程監(jiān)控方案將在城市管網(wǎng)、熱網(wǎng)、石油、地震檢測(cè)、電力等一些無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中得到更大范圍應(yīng)用。